El péptido A[beta] en concentraciones nanomolares es capaz de modular la actividad del R-NMDA en la DPS por interacción con el receptor p75NTR

Abstract

La enfermedad de Alzheimer (EA) es una patología neurodegenerativa progresiva caracterizada principalmente por agregados proteicos intracelulares (ovillos neurofibrilares) y extracelulares (placas seniles o amiloides). Estos últimos están formados por un péptido de 39 a 43 aminoácidos, conocido como péptido ß amiloide (Aß), el que se genera por proteólisis de la Proteína Precursora del Amiloide (APP). Existen dos formas principales del péptido Aß, una de 40 aminoácidos presente en personas sanas, y otra de 42 aminoácidos, constituyente principal de las placas observadas en pacientes de EA. Estas placas se forman a partir de la agregación de monómeros (M) que forman oligómeros solubles (O), los que formarían posteriormente protofibrillas y finalmente las fibras insolubles. La falta de correlación entre el grado de demencia y la cantidad de placas ha sugerido que los oligómeros solubles podrían ser los responsables de los síntomas iniciales. Si bien no están claros los blancos específicos del péptido Aß, uno de los principales candidatos son las sinapsis excitatorias que responden a glutamato. Estas sinapsis poseen una especialización de membrana conocida como densidad postsináptica (DPS), estructura que contiene a los receptores para neurotransmisores y proteínas asociadas a la regulación de la función sináptica, agrupadas por proteínas de andamio. Dentro de los receptores para glutamato, el R-NMDA es de gran importancia en procesos de memoria y aprendizaje, y su actividad puede ser modulada por el receptor para neurotrofinas p75NTR. Este receptor también está contenido en la DPS, y participa tanto en sobrevida como en apoptosis neuronal. Además, posee la capacidad de unirse a ligandos estructuralmente no relacionados, entre los que se encuentra el péptido Aß, postulándose como potencial blanco molecular del péptido. Nuestra hipótesis es que El péptido Aß en concentraciones nanomolares es capaz de inhibir la actividad del R-NMDA en la DPS por interacción con el receptor p75NTR. Para este trabajo, se obtuvieron DPS de corteza de rata adulta, las cuales fueron microinyectadas en ovocitos de Xenopus laevis. Estos ovocitos son sometidos a estudios de fijación de potencial con 2 electrodos (voltage clamp), y se midieron las respuestas obtenidas con el agonista NMDA en presencia de distintas concentraciones del péptido Aß1-40(M) y Aß1-42(M) y (O). En el caso del péptido Aß1-42(M), se observa una inhibición a todas las concentraciones utilizadas, sin ser dependiente de la dosis. Por otro lado, los péptidos Aß1-40(M) y Aß1-42(O) poseen efectos duales sobre las corrientes de NMDA: a bajas concentraciones producen un efecto inhibitorio y a altas concentraciones un efecto potenciador. En el caso del péptido Aß1-40(M), la inhibición se logra usando una concentración de 50 nM, mientras que en el caso del Aß1-42(O) se logra con una concentración de 5 nM. En ambos casos la potenciación ocurre al usar una concentración de 1 uM. Adicionalmente, el efecto Aß1-42(O) está mediado por el receptor p75NTR, ya que el uso de un anticuerpo que produce pérdida de función del receptor es capaz de revertir tanto el efecto inhibidor como potenciador del péptido. Estos datos permiten confirmar que existe participación del receptor p75NTR en los efectos sinápticos causados por el péptido, especialmente sobre la actividad del RNMDA, apuntando al rol fisiológico del péptido y su relación con la patología de la EA.

Alzheimer’s disease (AD) is a neurodegenerative progressive pathology characterized mainly by protein intracellular (neurofibrillary tangles) and extracellular (Amyloid plaques) aggregates. The latter are formed by 39-43 aminoacids peptide, known as amyloid ß(Aß), generated by proteolysis of Amyloid Precursor Protein (APP). There are two principal forms, one of 40 aminoacids, present in healthy people, and other of 42 aminoacids, main constituent of plaques seen in AD patients. These plaques are formed by aggregation of monomers (M), which form oligomers (O), then protofibrils and finally insoluble fiber. The lack of correlation between grade of dementia and number of plaques has suggested that soluble oligomers could be the responsible of initial symptoms. Although there is no clarity about specific targets of Aß peptide, one of the most named are excitatory synapses activated by glutamate. These synapses have a membrane specialization known as postsynaptic density (PSD), structure that contains the neurotransmitter receptors and proteins associated with regulation of synaptic function, grouped by scaffolding proteins. Between glutamate receptors, NMDA-R has great importance in memory and learning process, and his activity can be modulated by the neurotrophin receptor p75NTR. This receptor is also present in PSD and participates in both survival and neuronal apoptosis. In addition, it has the ability to bind ligands structurally unrelated, including Aß peptide, postulating the p75NTR as a potential molecular target of the peptide. Our hypothesis is that Aß peptide in nanomolar concentration is able to inhibit R-NMDA activity in PSD by interacting with p75NTR. For this work, we obtained PSD from adult rat cortex, which were microinjected into Xenopus laevis oocytes. These oocytes were subjected to 2-electrodes voltage clamp, and responses to agonist NMDA were acquired in presence of different concentrations of Aß1-40(M) and Aß1-42(M) and (O). In the case of Aß1-42(M), inhibition was non dose-dependent. On the other hand, Aß1-40(M) and Aß1-42(O) have dual effect on NMDA-R currents: at low concentrations the peptides have an inhibitory effect and at high concentrations a potentiation effect. In the case of Aß1-40(M), inhibition is obtained using a concentration of 50 nM, whereas for the Aß1-42(O) is obtained with a concentration of 5 nM. In both cases, potentiation occurs when a concentration of 1 uM is used. Additionally, the effect of Aß1-42(O) is p75NTR-mediated, because the use of loss-of-function antibody reversed both inhibition and potentiation effect. These data allow us to confirm that there is participation of p75NTR in synaptic effects caused by Aß peptide, specially on NMDA-R activity, pointing to the physiological function of the peptide and its relationship with AD pathology.